Chairs: Mario Liebmann (Bremen), Martin Fiebich (Giessen)
V 88 Entwicklung eines Augenlinsendosimeters zur Integration in eine Strahlenschutzbrille
H. Hödlmoser1, M. Greiter1, M. Furlan2, M. Schmid3, J. Brönner1, E. Mende1, M. Figel1
1Helmholtz Zentrum München, Auswertungsstelle für Strahlendosimeter, München, Deutschland
2Dosliab AG, Köniz, Schweiz
3MAVIG GmbH, München, Deutschland Einleitung
Mit dem Inkrafttreten der neuen Strahlenschutzgesetzgebung wird der Grenzwert für die Jahresdosis der Augenlinse von 150 mSv auf 20 mSv gesenkt und die neue operative Messgröße Hp (3) zur Überwachung der Augenlinsendosis eingeführt. Da in der Praxis z.B. in der interventionellen Radiographie durchaus höhere Dosen im Bereich des neuen Grenzwerts auftreten, sind nicht nur neue Dosime-ter zur Messung von Hp (3) sondern auch ein verbesserDosime-ter Schutz der Augenlinse durch Strahlenschutzmaßnahmen notwendig. Daher wurde in einer Zusammenarbeit von mehreren Dosimetriestellen, einem Hersteller von Strahlenschutzausrüstung sowie einem An-bieter von Dosimetriesystemen ein neues Augenlinsendosimeter entwickelt, das direkt in einer neuen Strahlenschutzbrille integriert ist. Mittels verschiedener mechanischer Adapter lassen sich auch bestehende Schutzbrillen oder Visiere zur Aufnahme des Dosimeters nachrüsten.
Material & Methoden
Von den Entwicklungspartnern wurde gemeinsam eine mechanische Schnittstelle zur Verbindung von Dosimeter und Strahlenschutz-brille definiert. Vom Brillenhersteller wurde ein neues Brillenmodell mit integrierter Detektoraufnahme entwickelt. Basierend auf den Ergebnissen von Monte Carlo Rechnungen wurde für den deutschen Markt ein für die Messgröße Hp(3) angepasstes Augenlinsendo-simeter auf Basis der BeOSL Technologie konzipiert. Dafür wurde in Zusammenarbeit mit dem Lieferanten des BeOSL Systems ein eigenes Detektorelement für Anwendungen in der Teilkörperdosimetrie entwickelt. Derzeit erfolgt zur Vorbereitung der Zulassung als neues Dosimetriesystem in Deutschland die dosimetrische Charakterisierung der neuen Dosimeter an Sekundärstandards nach den relevanten IEC Normen.
Ergebnisse
Es werden Prototypen des Dosimeters und der neuen Strahlenschutzbrille gezeigt (Abb 1.) und Daten zur Energie- und Winkelabhän-gigkeit des Dosimeters im Vergleich zu den IEC Anforderungen präsentiert. Des Weiteren werden Aussagen zur Schutzwirkung der neuen Strahlenschutzbrille gemacht.
Zusammenfassung
Das neu entwickelte IEC konforme Hp (3) BeOSL Dosimeter ist das erste mechanisch vollständig in eine neue Schutzbrille integrierte System zur Überwachung von Hp(3) hinter der Schutzbrille möglichst nahe am Auge.
Anhang 1
Abb.1: Strahlenschutzbrille mit Dosimeter
V 89 Labortests zur Überprüfung des routinemäßigen Einsatzes des TL-DOS Ganzkörperdosimeters
W. Hantke1, F. Busch2, M. Heiny1, K. Kröninger1, J. Walbersloh2
1TU Dortmund, Dortmund, Deutschland
2Materialprüfungsamt NRW, Dortmund, Deutschland Einleitung
Im Rahmen der Personendosimetrie werden strahlen-exponierte Personen zum Schutz vor Strahlenschäden überwacht. Viele Perso-nendosis-Messstellen verwenden bisher als Ganzkörperdosimeter Gleitschattenfilmdosimeter, welche in Zukunft durch Alternativen, z.B. Thermolumineszenz-Dosimeter, ersetzt werden. Die neuen Dosimetersonden des TL-DOS-Systems werden Labortests unterzo-gen, um die Einsatzmöglichkeit in der Routine zu bestätigen.
Material & Methode
Das Dosimetersystem TL-DOS besteht aus mehreren Komponenten. Das Ganzkörperdosimeter beinhaltet zwei Detektorelemente, die die Personendosen Hp(10) und Hp(0,07) simultan messen können. Das Hp(10)-Element ist von einem Teflon-Filter bedeckt. Die sen-sitive Schicht der Detektoren besteht aus Lithium-Fluorid mit Titan und Magnesium dotiert. Als Auswerteeinheit wird ein Ausleseau-tomat verwendet, der eine Glühkurve aufzeichnet. Das Integral der Kurve ist ein Maß für die auf den Detektoren deponierten Dosen.
[1] Gezielte Bestrahlungen werden an geeigneten Bestrahlungsanlagen (Cäsium-Bestrahlungsanlage, Röntgen-Bestrahlungsanlage o-der Beta-Strahlungsquellen) durchgeführt. Dabei werden die für die Bauartzulassung vorgegebenen Kriterien überprüft.
Ergebnisse
Das Ganzkörperdosimeter wird unter verschiedenen Bedingungen bestrahlt und ausgewertet. Die Überprüfungen der Dosis-, Energie- und Winkelabhängigkeiten und des Beta-Kriteriums zeigen, dass die Zulassungskriterien mit dem TL-DOS Ganzkörperdosimeter erfüllt werden. Das Kassettendesign der Dosimetersonde wird überarbeitet und verkleinert, da der Teflon-Filter vor dem Hp(10)-Element reduziert werden kann. Blindtest-Bestrahlungen unter unbekannten Bedingungen zeigen eine zuverlässige Dosisreproduktion. Einige Feldtest-Bestrahlungen unterstreichen die Verwendung in der Routine.
Zusammenfassung
Das TL-DOS Ganzkörperdosimeter und der neue Ausleseautomat werden als Vorbereitung auf die Bauartzulassung charakterisiert. Die Labortests zeigen die Zuverlässigkeit des neuen TL-DOS Dosimetersystems für den Einsatz in der Routine.
Literatur
[1] Piepenbrock M. et. al.: Development of a badge for the thin-layer thermoluminescence dosemeter system TL-DOS to measure the personal dose equivalent Hp(10) and Hp(0.07), Radiat. Meas. 106, 543-545 (2017)
Anhang 1
Abb. 1: Darstellung des neuen TL-DOS Ganzkörperdosimeters
152
V 90 Entwicklung eines thermolumineszenz Neutronendosimeters zur Messung der Ganzkörperdosis
M. Heiny1, K. Kröninger1, J. Walbersloh2, F. Busch2
1TU Dortmund, Dortmund, Deutschland
2Materialprüfungsamt NRW, Dortmund, Deutschland Einleitung
Basierend auf dem Prinzip der Thermolumineszenz wird in einer Personendosismessstelle ein Kompaktdosimetersystem [1] zur Über-wachung von beruflich strahlen-exponierten Personen entwickelt. Diese Arbeit bezieht sich auf das TL-DOS Neutronendosimeter.
Material&Methoden
Das TL-DOS Neutronendosimetersystem besteht aus, LiF: Mg, Ti Detektoren, einer Albedokassette [2] und einem Auslesegerät, die neu untersucht werden müssen. Unterschiedliche LiF: Mg, Ti Zusammensetzungen werden in verschiedenen Strahlungsfeldern, wie zum Beispiel Cs-137, Am-241 und Neutronenfeldern, getestet und verglichen. Das Auslesen der Detektoren wird bei den bisherigen Systemen mit 290°C durchgeführt. Um jedoch keine Information zu verlieren, werden die verwendeten Detektoren bis 380°C aufge-heizt. Zur Auswertung wird die entstehende Glühkurve in ihre einzelnen Peaks zerlegt und angepasst [3].
Ergebnisse
Nachdem das System, bzw. die Detektoren und das Messprofil, durch Testmessungen richtig eingestellt ist, wird das Dosimeter cha-rakterisiert und hinsichtlich der vorgegebenen Grenzen für die deutsche Bauartzulassung überprüft. Damit das System und vor allem die bei Neutronenbestrahlungen auftretenden Probleme besser verstanden werden, werden außerdem Feldkalibrierungen durchge-führt. Besonders durch ein mögliches Auslesen der Detektoren bis 380°C können einige zusätzliche Informationen aus der Glühkurve entnommen werden.
Zusammenfassung
Es wird gezeigt, dass ein Neutronendosimeter auf Basis des TL-DOS Systems die physikalischen und messtechnischen Anforderungen erfüllt. Das System und die Auswertung kann daraufhin weiterentwickelt werden.
Literatur
[1] Piepenbrock, M., et. al.: Development of a badge for the thin-layer thermoluminescence dosemeter system TL-DOS to meas ure the personal dose equivalent Hp(10) and Hp(0,07), Radiat. Meas. 106, 543-545 (2017)
[2] Hajek, R., et. al.: A solution for neutron personal dosimetry in the absence of workplace spectrometry, Radiat. Prot. Dosim.
170, 265-268 (2016)
[3] Theinert, R., et. al.: Computational analysis of thermoluminescence glow curves from thin layer dosemeters, Radiat. Meas.
106, 252-256 (2017)
Anhang 1
Abb. 1: gemessene Glühkurve bis Peak 7, Neutronenbestrahlung ausgelesen mit 380°C
V 91 Unterscheidung von Einfach- und Mehrfachbetrahlung von Thermolumineszenzdetektoren mithilfe von maschinellem Lernen
F. Mentzel1, M. Heiny1, K. Kröninger1, J. Lingweiler1, R. Theinert1, J. Walbersloh2
1TU Dortmund, Experimentelle Physik 4, Dortmund, Deutschland
2Materalprüfungsamt NRW, Dosimetrie, Dortmund, Deutschland Einleitung
Thermolumineszenzdosimeter stellen eine attraktive Alternative zu Gleitschattenfilmdosimetern in der Routinemessung der Per-sonendosimetrie dar. Die Dosisabschätzung wird durch Zählen von Rekombinationsphotonen beim Ausheizen eines Detektors nach einer Bestrahlung durchgeführt. Die Anzahl der abgestrahlten Photonen in Abhängigkeit der Temperatur wird als Glühkurve bezeichnet.
Die Glühkurve kann mithilfe einer Funktionsanpassung durch kinetische Parameter beschrieben werden (Abb. 1 und [1]). Die Analyse dieser Parameter kann zusätzliche Informationen wie den Bestrahlungszeitpunkt aus einem passiven Dosimeter liefern.
Mithilfe empirischer Simulationen und der Verwendung neuronaler Netze soll eine Unterscheidung von einfachen und mehrfachen Bestrahlungen erreicht werden.
Material & Methoden
Als Datengrundlage der Untersuchung wurden mehr als 2700 Messungen mit verschiedenen klinisch relevanten Dosen und Zeitab-ständen zwischen Bestrahlung und Analyse aufgenommen. Zur Bestimmung des Bestrahlungsdatums bei einfacher Bestrahlung wer-den die kinetischen Parameter der Glühkurven verwendet. Für ein erfolgreiches Training neuronaler Netze werwer-den weitere Mess-punkte mithilfe einer empirischen Simulation auf Basis der Messungen generiert.
Ergebnisse
Mithilfe der Glühkurvenanalyse wird der Bestrahlungszeitpunkt innerhalb eines Monats bis auf eine Woche genau vorhergesagt [2], die Verwendung neuronaler Netze zur Analyse verbessert die Präzision der Rekonstruktion signifikant. Die Unterscheidung von einfa-cher und mehrfaeinfa-cher Bestrahlung gelingt für hinreichend hohe Dosen und genügend Abstand zwischen den Bestrahlungen (Abb. 2).
Zusammenfassung
Im Vortrag wird gezeigt, dass mithilfe von Glühkurvenanalyse zusätzliche Informationen von Thermolumineszenzdosimetern, etwa der Bestrahlungszeitpunkt oder die Unterscheidung zwischen einfacher und mehrfacher Bestrahlung, abgeleitet werden können.
Die vorgestellte Technologie ermöglicht daher eine eine genauere Strahlungschutzüberwachung.
Literatur
[1] R. Theinert, K. Kröninger, ..., F. Mentzel, Fading time and irradiation dose estimation from thermoluminescent dosemeters using glow curve deconvolution, Radiation Measurements 108 (2018) 20–25
[2] R. Theinert, K. Kröninger, A. Lütfring, J. Walbersloh, Computational analysis of thermoluminescence glow curves from thin layer dosimeters, Radiation Measurements 106 (2017) 252-256
154 Anhang 1
Abb.1: Glühpeaks in einer Glühkurve Anhang 2
Abb.2 Unterscheidung von Einfach- und Mehrfachbestrahlung
V 92 Monte-Carlo simulations for radio protection shielding design of petawatt-
laser based production of ultrashort X-ray, proton and ion bunches for biomedical applications
F. Englbrecht1, H. F. Wirth2, A. Döpp3,4, J. Hartmann1, F. H. Lindner1, A. Schletter5, W. Helml3, S. Karsch3,4, J. Schreiber1,4, P. G. Thirolf1 K. Parodi1, G. Dedes1
1LMU Munich, Department of Medical Physics, Garching b. München, Deutschland
2LMU Munich, Laboratory for Extreme Photonics, Garching b. München, Deutschland
3LMU Munich, Department of Laser Physics, Garching b. München, Deutschland
4Max Planck Institute of Quantum Optics, Garching b. München, Deutschland
5TU Munich, Chair of Laser and X-Ray Physics, Garching b. München, Deutschland Introduction
A research building is set up for laser-based acceleration of electron beams for brilliant X-ray generation and laser-driven sub-nano-second bunches of protons and heavy ions for investigation of biomedical applications to imaging and therapy.
The radiation bunches emerging from experiments using the up to 3 petawatt laser pulses with 20 femtosecond duration will be mixed particle-species of high intensity, high energy and pulsed, thus posing new challenges compared to conventional radiation protection.
The building has to be categorized in “unclassified”, “supervised”, “controlled” and “exclusion areas”, based on the predominant prompt dose-rate. Personal electronic dosimeters, as would be required in controlled areas, perform questionably for pulsed radia-tion, thus demanding thorough computations [1].
Materials & Methods
The FLUKA Monte-Carlo code was used to model five experimental caves including walls, doors, roof, vacuum chambers, spectrometer magnets and beam dumps, the experimental hall for X-ray experiments and unclassified areas like transport floors. Beams of electrons (<5GeV), protons (<200MeV), 12C (<400MeV/u) and gold (<10MeV/u) ions were simulated using spectra, divergences and bunch-charges based on expectations from recent scientific progress. Prompt dose rates in neighboring caves and surrounding areas were evaluated in 3D.
Results
Simulated dose rates locally can exceed ~278µSv/ns (=1GSv/h) inside beam dumps. Secondary neutrons contribute to most of the prompt dose-rate outside ‘beam-on’ caves. Vacuum pipes in the cave walls for laser transport allow for small dose leakage to neigh-boring caves. By employing adequate beam dumps matched to beam-divergence, magnets, passive shielding and laser pulse repetition limits, average dose rates in- and outside the experimental building stay below design specifications (<2.5µSv/h for supervised areas,
<7.5µSv/h locally) and regulatory limits (<1mSv/a for supervised areas).
Summary
Monte-Carlo simulations were used to design and validate the radiation protection setup of a multi-purpose laser-particle acceleration facility.
Literature
[1] Borne F., Radiation Protection Dosimetry 102, pp.61–70(2002)
156
V 93 Validierung von Programmen zur Berechnung von Organdosen von Patienten in der Computerto-mographie – Vergleich von Monte-Carlo-Simulation und Thermolumineszenzmessung an einem anthropomorphen Phantom
M. L. Fehrmann1, H. Schlattl 1, A. Schegerer2
1Helmholtz Zentrum München, Institut für Strahlenschutz: Arbeitsgruppe Optimierung von Strahlenanwendungen in der Medizin , München, Deutschland
2Bundesamt für Strahlenschutz, Fachbereich für Strahlenschutz und Gesundheit: Externe und interne Dosimetrie, Biokinetik, Mün-chen, Deutschland
Einleitung
Für die Abschätzung potentieller Schäden beim Durchgang von Röntgenstrahlung durch menschliches Gewebe werden im Strahlen-schutz die StrahlenStrahlen-schutzdosisgrößen Organdosis und effektive Dosis verwendet. Ziel der Arbeit ist die Validierung auf Monte-Carlo-Simulationen (MC) basierender Dosisberechnungsprogramme wie CTVoxDos [1], mit welchen Organdosen von Patienten nach Com-putertomographie (CT)- Untersuchungen berechnet werden.
Material & Methoden
Für eine CT-Untersuchung des Oberbauchs wurden Organdosen an dem mit Thermolumineszenz-Dosimetern (TLD) bestückten anth-ropomorphen Phantom ATOM 701-C (CIRS, Norfolk, Virginia) gemessen und zusätzlich mittels MC-Simulation unter Verwendung eines virtuellen, voxelisierten Abbildes des ATOM 701-C bestimmt. Hierbei werden Organdosen sowohl unter Verwendung aller Voxel eines Organs, als auch unter Auswahl von Messpunkten (gemäß TLD-Messung) berechnet.
Ergebnisse
Tabelle 1 zeigt die vorläufigen Ergebnisse für die Abweichung der mittels der drei verschiedenen Methoden ermittelten Organdosen von Organen im Primärstrahlenfeld. Die statistische Unsicherheit der MC-Simulation liegt bei maximal 0,08 % (Gallenblase), die einer TLD-Messung wird mit 13 % angegeben [2].
Zusammenfassung
Die vorliegende Arbeit zeigt Abweichungen der mittels der genannten Methoden bestimmten Organdosen. Zur Untersuchung dieser Abweichungen werden die Dosen einzelner Messpunkte miteinander verglichen, sowie eine Korrektur auf Grundlage der Oberflä-chendosen durchgeführt. Hierbei soll zusätzlich die Auswahl der Messpunkte beurteilt werden. Weiter sollen Vergleiche mit Organ-dosen von Organen außerhalb des Primärstrahlenfeldes, sowie OrganOrgan-dosen, die unter Verwendung des virtuellen ICRP-Voxelphan-toms [3] ermittelt wurden durchgeführt werden.
Literatur
[1] Schlattl, H. et al.: Berechnungen der internen und externen Strahlenexposition auf Grundlage von Voxel-Modellen:
Vorhaben 3605S4468, Bundesamt für Strahlenschutz, 2012
[2] Lechel, U. et al.: Dose reduction by automatic exposure control in multidetector computed tomography: comparison between measurement and calculation, Eur Radiol (2009) 19:1027
[3] Zankl, M. et al.: The reference computational phantoms adopted by ICRP and ICRU, O. Dössel and W.C. Schlegel (Eds.): WC 2009 Anhang 1
Tab. 1: Abweichung mittels Simulation (mit und ohne Auswahl von Messpunkten), sowie TLD-Messung bestimmter Organdosen von Organen im Primärstrahlenfeld